迟钝爱德华氏菌菌蜕系统的构建

菌蜕系统（Bacterial Ghost,BG）的形成是利用噬菌体PhiX174的裂解蛋白E在革兰阴性菌细胞膜形成一个跨膜孔道结构,使细菌胞内物质由孔道排出而引起死亡。这种基因灭活的过程不引起细菌表面结构的任何理化变性,因此生成的细菌空壳具有与活菌相同功能的膜抗原结构,可诱导机体的体液免疫和细胞免疫应答。检测和比较了在铁调控启动子PyncE和温度调控启动子PR/cI控制下的E基因对迟钝爱德华氏菌菌蜕系统（EBG）的生成效率。结果显示,2种启动子均能成功生成EBG,电镜下可观察到细菌两端有直径约为80～400 nm的孔洞。传统菌蜕系统所用的热启动子在诱导后3 h开始裂解,8 h后细菌停止死亡;而新型铁诱导启动子在诱导后2 h细菌即完全停止生长。本研究为将来开发菌蜕载体疫苗防治爱德华氏菌症奠定了基础。     

大黄鱼源溶藻弧菌的鉴定及其菌蜕制备

【背景】菌蜕是诱导Phi X174噬菌体裂解基因E(Lysis E)在革兰氏阴性菌中表达后所获得无细胞内容物的细菌空壳。菌蜕生物安全性高,能以类似活菌方式诱导机体产生良好的系统和黏膜免疫应答。【目的】对分离自患溃疡病大黄鱼肝脏中的病原菌株16-3进行种属鉴定,利用温控调节表达系统控制Phi X174噬菌体裂解基因E在该菌株中的表达来制备菌蜕,为防控鱼类溶藻弧菌感染提供有效手段。【方法】采用形态特征观察、生理生化特性测定及16S r RNA基因序列分析等方法对菌株16-3进行鉴定;构建温控裂解质粒p BV220-Lysis E,并将其电转至溶藻弧菌菌株16-3,形成重组溶藻弧菌菌株16-3(p BV220-Lysis E);将不同起始浓度的重组溶藻弧菌培养物同时进行42°C升温诱导,比较其溶菌动力曲线和裂解效率的差异;在最佳条件下制备溶藻弧菌菌株16-3菌蜕,电镜观察其形态与结构,采用倾注平板法测定冻干菌蜕中的活菌数。【结果】综合菌株16-3在形态、生理生化及16S r RNA基因系统发育等方面的特性,确定其为溶藻弧菌;构建了温控裂解质粒p BV220-Lysis E和重组溶藻弧菌菌株16-3(p BV220-Lysis E);溶藻弧菌菌株16-3菌蜕制备的最佳条件是选择起始浓度OD600为0.3的菌液进行诱导,诱导3 h后即可收获菌蜕,其裂解效率为96.9%,但经冻干处理后的菌蜕无活菌残留;电镜观察发现菌株16-3菌蜕保持原细胞的基本形态,但细胞表面有明显的溶菌孔道,且由于细胞内容流失而使细胞表面发生皱缩。【结论】制备出溶藻弧菌菌株16-3菌蜕,为其作为疫苗或疫苗递送载体奠定了基础。     

禽流感病毒核蛋白在噬菌体表面的展示

利用PCR技术,扩增禽流感病毒（AIV）核蛋白基因片段,将其克隆至pR质粒的T4噬菌体SOC基因C末端获得重组质粒pR—np,以此重组载体转化大肠杆菌Escherichia coli2（E2）,用溶菌酶缺陷噬菌体T4-zl感染重组E2菌,重组载体与缺陷噬菌体T4-zl基因发生同源重组,将np基因整合到噬菌体基因组中,用PCR方法筛选重组噬菌体并命名为T4-zl—np。经Western blot免疫电镜与ELISA检测证实,T4-zl-np表达的NP融合蛋白具有免疫学活性。结果表明,AIV核蛋白成功地在T4噬菌体表面展示,为禽流感防治奠定了基础。     

嗜水气单胞菌AH-1 quorum sensing 负调控Ⅲ型分泌系统的表达

通过构建嗜水气单胞菌AH-1 Quorum Sensing(QS)2个关键调节基因ahyI,ahyR的突变菌株,来系统分析嗜水气单胞菌AH-1Ⅲ型分泌系统基因,揭示它们由QS系统调控.在ahyI突变菌中,TTSS分泌效应因子(effector)aexT量显著提高.通过构建LacZ-TTSS基因启动子融合表达,进一步表明QS系统负调控编码TTSS组分的基因.     

不同调控元件驱动下菊欧氏杆菌纤维素酶celY基因在大肠杆菌中表达的研究

目的:以菊欧氏杆菌(Erwinia chrysanthemi)基因组DNA为模板,通过PCR方法找到了该菌的β-1,4-内切葡聚糖酶celY基因及其调控元件并克隆至pUC19载体。为提高纤维素酶celY基因在原核细胞中的分泌表达量,比较了由不同启动子和信号肽调控的celY基因在大肠杆菌中的表达水平。方法:分别构建了由脂蛋白启动子、T7启动子、果胶酶信号肽调控的多种表达载体与由纤维素酶celY基因自身的启动子和信号肽调控的表达载体相比较。结果:由脂蛋白启动子、T7启动子、果胶酶信号肽调控的表达载体都不同程度提高了celY基因的分泌表达量。结论:脂蛋白启动子、T7启动子、果胶酶信号肽都不失为构建强分泌表达载体的可选元件。     

霍乱弧菌中调控aphB 的基因筛选及其功能

【目的】筛选霍乱弧菌C6706-中调控LysR家族蛋白AphB表达的基因。【方法】将霍乱弧菌埃尔托型菌株C6706-aphB启动子区克隆到2个报告质粒pBBRLux和pKP302上,并将其导入霍乱弧菌C6706-中,以此作为出发菌株。利用出发菌株与转座子pSC123接合构建LZV630-302转座子随机突变文库,通过测定化学发光强度检测aphB启动子的表达水平,筛选aphB表达受影响的突变株。利用随机PCR方法检测转座子插入位点,并测序比对分析基因。【结果】从7个转座子库中(共约4万个突变株)得到能影响aphB表达(均导致下降)的2株突变株T1和T2。测序比对发现T1中转座子插入在vc1585读码框内,T2中转座子插入在距vc1602基因末端7 bp处。【结论】获得aphB表达改变的突变株,基因vc1585和vc1602可能直接或间接影响aphB表达,为进一步研究aphB表达调控影响因素奠定了基础。     

Candida amazonensis FLP/FRT基因敲除系统的构建及初步验证

【目的】构建一个适用于Candida amazonensis抗性标记可重复使用的FLP/FRT基因敲除系统,并通过敲除C.amazonensis的丙酮酸脱羧酶基因(Pyruvate decarboxylase,PDC)对该系统进行初步验证。【方法】以gfpm(绿色荧光蛋白基因)为报告基因,通过添加相应诱导剂评估Spathaspora passalidarum来源启动子(SpXYLp、SpMAL6p、SpMAL1p、SpGAL1p)和Saccharomyces cerevisiae来源Sc GAL1p启动子在C.amazonensis中的诱导调控性能。选择严格诱导型启动子调控FLP重组酶的表达,并在FLP表达盒和潮霉素(Hygromycin B)抗性标记基因(hphm)两端添加同向重复的FRT位点,以PDC基因作为靶基因构建敲除盒PRFg HRP,转化宿主菌C.amazonensis CBS 12363,筛选得到阳性转化子后,通过添加诱导剂,表达FLP重组酶,实现FRT位点间片段切除。【结果】诱导调控实验表明启动子SpGAL1p(受半乳糖诱导)和SpMAL1p(受麦芽糖诱导)是适用于C.amazonensis的严格诱导型启动子。以SpGAL1p调控FLP基因表达,构建的敲除盒PRFg HRP成功转化宿主菌,获得阳性转化子C.amazonensis PDC01,通过添加半乳糖诱导,成功切除基因组中FLP表达盒和抗性标记盒,获得突变株C.amazonensis PDC02。【结论】首次建立了一个适用于C.amazonensis抗性标记可重复使用的FLP/FRT基因敲除系统,并利用该系统成功敲除了C.amazonensis内的PDC基因,为进一步利用代谢工程改造C.amazonensis酵母奠定了良好基础。     

大肠杆菌中核糖体蛋白质S12依赖链霉素突变抑制λN基因的表达

将质粒pKC101上λcI基因切除,建成新质粒pHD109。用F'cI857控制质粒pHD109上λN基因的表达。结果表明：（1）核糖体蛋白质S12依赖链霉素突变抑制λN基因的表达;（2）F’cI857对质粒pHD109上λN基因表达的调节,受温度的控制。     

双控表达载体系统的构建及其在基因表达方面的应用（英文）

可严格调控性是体现原核表达载体优越性的重要指标。构建了一种双控双调节原核表达载体系统,用双载体控制调节目的基因的表达,即SP6启动子(promoter)+乳糖(lac)调节基因表达系统和araB启动子(promoter)+ara C调节基因表达系统,分别由乳糖类似物IPTG和阿拉伯糖(L-arabinose)诱导目的基因的表达。该系统由2个表达载体共同完成目的基因的表达。pE SP-1为主表达载体,即目的基因克隆到此表达载体上,由SP6启动子(promoter)+乳糖(lac)调节基因调控;pA RA-SP6为辅助表达载体,该载体通过SP6 RNA聚合酶的表达来控制调节主表达载体的启动子(SP6),由araB启动子(promoter)+ara C调节基因调控。实验结果显示该双控双调节表达载体系统控制严格,并且表达蛋白的量具有可调控性。     

大肠杆菌中核糖体蛋白质S12依赖链霉素突变抑制λN基因的表达

将质粒pKC101上λcI基因切除，建成新质粒pHD109。用F'cI857控制质粒pHD109上λN基因的表达。结果表明：（1）核糖体蛋白质S12依赖链霉素突变抑制λN基因的表达；（2）F’cI857对质粒pHD109上λN基因表达的调节，受温度的控制。     

Escherichia coli 核糖体蛋白质突变影响Lambda噬菌体N基因的表达

λ Nam 7除其cI基因是cI 857温度敏感突变外,其N基因携有amber无义突变,故在Eseherichia coli A19(met,thi,his-95,rna-19,rel-1)上不能增殖。λcI 857只有cI 857温度敏感突变,其N基因是野生型,所以能以E. coli A19为宿主进行增殖。λcI 857和λ Nam7只有1个N基因之差。λcI 857在A19及其衍生株上增殖的优劣,可以作为判断N基因表达程度高低的标准。本文以24种核糖体蛋白质突变体为宿主,测定λcI 857的成斑率。结果在S3+L22,S4+L16+L24,S21+L25,L24,缺L1,缺S3等突变体中,成斑率下降到10~(-6)—10~(-6);在S3+S18+L6+L24+L27和L27突变体中,成斑率分别提高6.02和3.56倍。以上结果说明核糖体蛋白质突变影响λ N基因的表达。     

cry8E启动子指导的非晶体蛋白GabR在苏云金芽胞杆菌HD73菌株中的表达

【目的】利用cry8E基因启动子指导的高效表达载体pHT315-8E21b,构建一个能够在苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt)中正确表达非晶体蛋白GabR的重组菌株。【方法】将苏云金芽胞杆菌中的功能基因gabR装载到cry8E基因启动子指导的高效表达载体pHT315-8E21b上,转入到HD73-无晶体突变株后获得重组菌株HD-8E-gabR。通过SDS-PAGE和凝胶阻滞等方法对GabR蛋白的表达和功能进行分析。【结果】通过SDS-PAGE及蛋白定量等方法首次证明了在Bt表达体系中cry8E基因启动子指导的高效表达载体能够表达非晶体蛋白GabR,且通过碱裂解的方法可以提高GabR蛋白在Bt系统中的溶解性。进一步凝胶阻滞试验证明GabR能与其调控启动子PgabT结合。【结论】证明了cry8E基因启动子指导的Bt表达系统具有大量表达非晶体类蛋白的能力。     

Strict Regulation of Gene Expression Utilizing a Dual-control Gene Expression Vector System

可严格调控性是体现原核表达载体优越性的重要指标。构建了一种双控双调节原核表达载体系统,用双载体控制调节目的基因的表达,即SP6启动子（promoter）＋乳糖（lac）调节基因表达系统和araB启动子（promoter）＋ara C调节基因表达系统,分别由乳糖类似物IPTG和阿拉伯糖（L-arabinose）诱导目的基因的表达。该系统由2个表达载体共同完成目的基因的表达。pE SP-1为主表达载体,即目的基因克隆到此表达载体上,由SP6启动子（promoter）＋乳糖（lac）调节基因调控;pA RA-SP6为辅助表达载体,该载体通过SP6 RNA聚合酶的表达来控制调节主表达载体的启动子（SP6）,由araB启动子（promoter）＋ara C调节基因调控。实验结果显示该双控双调节表达载体系统控制严格,并且表达蛋白的量具有可调控性。     

POLD1基因启动子中CDE/CHR元件的鉴定及功能分析

POLD1基因编码真核生物DNA聚合酶δ的催化亚基,其表达调控与细胞周期密切相关.为了探讨POLD1基因表达的调控机理,本研究首次在POLD1基因启动子中鉴定出CDE/CHR元件,随后通过分析元件序列定点突变对其转录活性的影响,以及与细胞周期相关的转录因子E2F和CDK及抑制因子p21WAF1/Cip1对其转录活性的调控作用,对此元件的功能进行了分析.结果显示,CDE/CHR元件序列突变后POLD1基因启动子转录活性明显升高,其转录活性不再受到E2F和p21WAF1/Cip1的调控,转录活性的细胞周期依赖性调控消失.与此同时本研究对直接参与CDE/CHR元件调控的蛋白进行了初步检测,结果显示,至少存在3种蛋白复合体能够与POLD1基因启动子中的CDE/CHR元件结合.由此证实,POLD1基因启动子中存在CDE/CHR元件,此元件与POLD1基因转录的细胞周期依赖性调控直接相关.     

用于细胞水平家蚕转录调控元件研究的简单基础启动子的构建

【目的】本研究致力于构建一种能够在家蚕Bombyx mori细胞水平稳定表达的简单基础启动子,从而更准确地反映单一转录调控元件对基因启动子活性的影响,为研究家蚕乃至其他昆虫的基因转录调控奠定基础。【方法】本研究在本课题组已报道的能在家蚕细胞中稳定表达且基本不含上游转录调控元件的BmVgP78M启动子的基础上,通过PCR技术在其上游添加一定长度的间隔序列和能够应答20-羟基蜕皮激素(20E)且增强启动子活性的BrC-Z2转录因子结合基序(BrC-Z2 element, BrC-Z2E);通过基因克隆技术构建细胞转染载体;通过细胞转染技术和双荧光素酶报告基因系统检测启动子活性的变化。【结果】通过在BmVgP78M启动子上游添加28 bp间隔序列,成功构建了一个简单基础启动子,命名为VgP78ML,并证明其为可用于研究目标转录调控元件的简单基础启动子。经实验验证表明,该简单基础启动子不仅可以在家蚕细胞中稳定表达,且其本身活性不受20E及转录因子BrC-Z2的影响;当该启动子上游连接BrC-Z2E时,可以显著地应答20E及BrC-Z2转录因子,从而调控报告基因的表达。【结论】VgP78ML能够作为简单基础启动子应用于细胞水平对家蚕基因转录调控进行研究。同时,其构建方法也为其他物种构建研究转录调控的简单基础启动子提供了参考。     

利用Tn5型转座突变系统筛选高产阿维菌素菌株*

目的: 转座突变技术是发现新功能基因和获得高产天然产物菌株的一种有效策略。通过理性设计和构建Tn5型转座突变系统,并将其应用于阿维链霉菌,筛选高产阿维菌素的工程菌株。方法: 在转座突变载体pUCTN转座插入片段的上游和下游分别引入链霉菌常用的强启动子kasOp*和P21,强化插入位置上游和下游基因的转录表达;在插入片段两端分别添加双向转录终止子T1和T2,有效终止插入序列两端靶基因的转录,引入强启动子和终止子的目的在于增强对转座突变株生理代谢活动的扰动。结果: 通过优化供体菌和受体菌的比例,转座效率显著提高。随机选择500株转座突变株进行发酵和阿维菌素产量测试,筛选到3株突变株的阿维菌素产量明显高于出发菌株产量的50%以上。结论: Tn5转座突变系统为研究阿维链霉菌的基因功能和生理代谢提供了有效的分子遗传工具。     

受溶氧浓度调控的新型大肠杆菌表达系统

利用透明颤菌(Vitreoscilla sp.)的血红蛋白基因在大肠杆菌中的转录过程受环境溶氧浓度调控,在贫氧条件下基因转录被激活的性质,构建了一个在贫氧条件下能高效表达外源基因的新型大肠杆菌表达系统。该表达系统包括一个古血红蛋白基因启动子元件控制T7RNA聚合酶基因表达的低拷贝质粒的宿主菌GJ100和另一个T7启动子控制外源基因表达的质粒载体。研究结果表明大肠杆菌本身的硫氧还蛋白,原核生物的金黄色葡萄球菌A蛋白IgG结合区(ZZ),真核生物的蛇神经毒素融合蛋白,鲑鱼降钙素六聚体,人白细胞介素Ⅱ和人尿激酶原等基因均能在该系统中获得高效表达。重组蛋白表达的水平可达细胞总蛋白的30％以上。     

HPV16重组减毒沙门氏菌表达质粒的构建及其诱导免疫

将人乳头瘤病毒(Human papillomavirus,HPV)16 L1E7基因插入携带霍乱毒素基因的pET CTA2B载体,获得HPV16L1E7与CTA2B融合表达质粒pET L1E7CTA2B。在此基础上,通过PCR基因克隆技术,将pET载体的T7启动子与pTETnir15载体的大肠杆菌硝酸盐还原酶基因B启动子nirB进行分割重组,将nirB启动子的厌氧调控元件和启动子基本元件FNR TATA盒与T7 启动子的核糖体结合位点(SD)序列融合,形成nirB T7 杂合启动子。最后获得HPV16重组减毒沙门氏细菌疫苗表达载体pNir 16L1E7CTA2B,并进一步构建对照质粒pNir 16L1E7。Western blot结果证实以上质粒nirB T7杂合启动子能够在沙门氏细菌中表达L1E7 融合蛋白。口服免疫接种小鼠可成功诱导小鼠生殖道产生HPV16 特异性粘膜免疫,且霍乱毒素CTA2B可以增强粘膜免疫诱导能力,为开发廉价有效的HPV16预防性疫苗打下了基础。     

重组人干扰素α-2b在大肠杆菌中分泌表达

人干扰素α-2b原始基因在重组原核工程菌中表达量偏低,所以我们在不改变干扰素原有氨基酸组成的前提下,根据大肠杆菌密码子偏爱性使用定向突变技术对huIFNα-2b基因进行点突变。将大肠杆菌STⅡ信号肽基因与突变后huIFNα-2b基因融合并于信号肽5′端和huIFNα-2b基因3′端引入合适的酶切位点。融合基因克隆至载体pCSE,pET-22b和pPAK4L中,此3种载体分别含有组成型启动子、T7启动子和phoA启动子。融合基因在载体pCSE中表达量很低,其中约有50%的目标蛋白能够成功实现分泌。在E.coliBL21中,pET-22b经过IPTG诱导可以实现huIFNα-2b的高表达,但STⅡ信号肽不能被有效切除。含有phoA启动子的载体pPAK4L其在E.coliW3110中可以实现huIFNα-2b较高水平的分泌表达,经过低磷诱导其表达量最高可至20μg/mL(A550)菌液,约有30%的目标蛋白质信号肽能够被成功切除并分泌到胞间质中。     

HPV16重组减毒沙门氏菌表达质粒的构建及其诱导免疫

将人乳头瘤病毒(Human papillomavirus,HPV)16 L1E7基因插入携带霍乱毒素基因的pET-CTA2B载体,获得HPV16L1E7与CTA2B融合表达质粒pET-L1E7CTA2B.在此基础上,通过PCR基因克隆技术,将pET载体的T7启动子与pTETnir15载体的大肠杆菌硝酸盐还原酶基因B启动子nirB进行分割重组,将nirB启动子的厌氧调控元件和启动子基本元件FNR-TATA盒与T7启动子的核糖体结合位点(SD)序列融合,形成nirB-T7杂合启动子.最后获得HPV16重组减毒沙门氏细菌疫苗表达载体pNir-16L1E7CTA2B,并进一步构建对照质粒pNir-16L1E7.Western blot结果证实以上质粒nirB-T7杂合启动子能够在沙门氏细菌中表达L1E7融合蛋白.口服免疫接种小鼠可成功诱导小鼠生殖道产生HPV16特异性粘膜免疫,且霍乱毒素CTA2B可以增强粘膜免疫诱导能力,为开发廉价有效的HPV16预防性疫苗打下了基础.